Команда биологов из Китая заставила палочковидную бактерию Escherichia coli синтезировать гадусол — природное вещество с УФ-защитными и антиоксидантными свойствами, которое в будущем может стать главным ингредиентом солнцезащитных средств. Это открытие предлагает экологичную альтернативу химическим УФ-фильтрам, которые наносят вред морским экосистемам, вызывая обесцвечивание кораллов и повреждение ДНК морских организмов.
Микрофтография Escherichia col, полученная с помощью растрового электронного микроскопа / © NIAID, Wikimedia
Некоторые коммерческие крема от загара содержат химические соединения, которые могут вредить морским экосистемам — кораллам, водорослям и мелким морским организмам. Речь идет прежде всего об УФ-фильтрах оксибензоне, октиноксате и октокрилене, нейтрализующих действие ультрафиолетовых лучей на кожу.
Авторы предыдущих исследований показали, что в определенных концентрациях эти вещества могут усиливать обесцвечивание кораллов, повреждать ДНК и клетки их личинок, влиять на развитие рыб и беспозвоночных, накапливаться в воде возле пляжей.
В ряде регионов ввели ограничения на распространение солнцезащитных кремов. В частности, на Гавайях (штат США) ограничили продажу солнцезащитных средств с оксибензоном и октиноксатом.
Поэтому ученые ищут альтернативу существующим УФ-фильтрам. Необходимое вещество удалось обнаружить в природе, где уже есть собственные механизмы защиты от ультрафиолета, — гадусол.
На Земле гадусол вырабатывают многие организмы. Например, он содержится в икринках лучеперых рыб данио-рерио (Danio rerio), а также в кораллах. Но там его содержание низкое, поэтому извлекать гадусол из организмов для последующего использования в солнцезащитных средствах нецелесообразно.
Команда биологов из Китая под руководством Пин Чжана (Ping Zhang) из Университета Цзяннань научилась получать гадусол биотехнологически. Ученые внедрили гены рыбок Danio rerio в бактерию Escherichia coli, чтобы «оснастить» ее ферментами, необходимыми для синтеза гадусола.
Затем повысили эффективность производства вещества с помощью малых РНК, регулирующих работу генов. После подобрали наиболее оптимальные условия, при которых бактерия производила максимальное количество гадусола. В результате «урожайность» выросла почти в 93 раза — с 45,2 миллиграмма до 4,2 грамма на литр питательной среды.
Во время эксперимента гадусол показал антиоксидантные свойства, сопоставимые с витамином C. Речь идет о способности «ремонтировать» клетки, поврежденные свободными радикалами — агрессивными молекулами, которые могут повреждать клетки, ДНК и ткани организма. Они образуются, например, под действием ультрафиолета.
Многие животные используют гадусол в природе, значит, по мнению Чжана и его коллег, есть шанс, что он окажется безопасным и для человека, и для окружающей среды. Кроме того, из-за прозрачности гадусол может не оставлять на коже белесый след, как некоторые современные солнцезащитные средства.
Но исследователи предупредили, что до настоящего коммерческого крема еще далеко. Существуют две главные проблемы. Первая — нужно научиться дешево и массово производить гадусол. Вторая — необходимо создать устойчивую формулу крема, благодаря которой вещество будет как можно дольше удерживаться на коже.
Проблему массового производства команда Чжана частично решила: специалисты заставили палочковидную бактерию Escherichia coli вырабатывать гадусол в больших количествах. Однако вопрос себестоимости продукта пока остается открытым.
Выводы исследователей представлены в журнале Trends in Biotechnology.
Оценили 7 человек
7 кармы